Б — при включении регулятора на 50-й секунде.

При удлинении чувствительной трубки рычаг 6 поворачивается против часовой стрелки и через тягу 7 перемещает рычаг 8 регулирующего клапана. Золотник 9 клапана при этом поднимается и увеличивает площадь отверстий в окнах для прохода воды в котел. При повышении уровня рычаг 6 поворачивается по часовой стрелке и закрывает клапан.

Комбинированные регуляторы, действующие при изменении уровня и паровой нагрузки котла, имеют схему и статическую характеристику, показанные на рис. 1-4,а. Воздействие сигнала по расходу пара у этих регуляторов приводит к изменению открытия регулирующего клапана еще до того, как вызвавшее процесс возмущение скажется на отклонении уровня. Этим достигается улучшение динамических показателей процесса регулирования. Статическая характеристика разбираемого регулятора (линия 1) складывается из характеристики пропорционального регулятора (линия 1) и характеристики сигнала по расходу пара, приведенного к открытию клапана, т. е. к расходу питательной воды. Последняя характеристика имеет квадратичную закономерность (линия 2), чем и объясняется форма статической характеристики регулирования. Так как изменения расхода питательной воды непосредственно не сказываются из работе регулятора, положение уровня при прочих равных условиях зависит от перепада давлений на регулирующем клапане Δр, как показано на графике двумя линиями статической характеристики / и // при постоянных перепадах Δр_макс и Δр_мин.

Комбинированные регуляторы, имеющие рассматриваемую схему, в настоящее время почти не применяются, однако в период, предшествующий широкому внедрению на электростанциях котлов высокого давления (порядка 10,0 МП а), промышленность выпускала по этой схеме регуляторы электромеханического типа, разработанные по предложению мастера Куйбышевской ГРЭС М. В. Трубкина. Эти регуляторы нашли применение на котлах среднего давления многих электростанций. Они имели ряд эксплуатационных преимуществ по сравнению с другими регуляторами известных в то время конструкций. Распространение их способствовало ликвидации профессии водосмотров. Регуляторы системы Трубкина (типа АРП-IV завода «Энергодеталь») были вытеснены на электростанциях электронными регуляторами системы ВТИ.

Комбинированные регуляторы сжесткой обратной связью но расходу питательной воды построены по принципиальной схеме, показанной на рис. 1-4,б. Сигналы по расходу пара и воды складываются между собой в механизме регулятора, для чего их подают к измерительному устройству с противоположными знаками. Регулятор, выполненный по такой структурной схеме, можно рассматривать как "одноимпульсный" с жесткой обратной связью по расходу питательной воды и воздействием по расходу пара, компенсирующим неравномерность, свойственную регулятору с жесткой обратной связью.

Сигнал увеличения расхода воды вызывает закрытие питательного клапана регулятором, а сигнал увеличения расхода пара приводит к открытию клапана. При одинаковом изменении обоих расходов после возвращения объекта в установившееся состояние уровень вернется в исходное положение. Таким образом, при правильной настройке регулятора, когда увеличение или уменьшение паровой нагрузки котла приводит к изменению расхода воды на такую же величину, статическая характеристика регулирования будет иметь вид горизонтальной прямой линии. Воздействия сигналов по расходам пара D и воды Q должны при этом соответствовать графику, показанному на рис. 1-5,б. При другой настройке сигналов по расходам разность между воздействием их на регулятор ликвидируется за счет изменения уровня при переходе на новую нагрузку. В этом случае статическая характеристика может идти с понижением (линия 1 графика рис. 1-6,б) или с повышением (линия 2) уровня по мере роста нагрузки.

Таким образом, воздействие сигнала по уровню служит для устранения ошибки регулирования, возникающей за счет неточной настройки сигналов по расходам.
Однако основное назначение сигнала по уровню состоит в ликвидации колебаний, возникающих во время переходных процессов регулирования. Чтобы этот процесс протекал в оптимальных условиях, необходимо соответствие неравномерности действия сигнала по уровню динамическим характеристикам объекта автоматизации. Эту неравномерность можно измерить, отключив от регулятора сигнал по расходу пара. В этом случае регулятор превращается в пропорциональный. В комбинированных регуляторах неравномерность по уровню внешне не наблюдается.

На рис. 1-5,а показана схема автоматического регулирования уровня в барабане котла большой производительности и высокого давления, обычно применяемая в настоящее время. Регулятор выполняется с помощью стандартной электронной аппаратуры системы ВТИ.

Измерительный блок регулятора ИБ получает сигналы от датчика Д₁, измеряющего положение уровня в барабане котла, паромера Д₂ и водомера Д₃. На котлах, имеющих два паропровода, измерение суммарного расхода пара заменяют измерением расхода по одной из ниток. Возможность такого способа измерения обусловлена тем, что перекосы расхода пара по параллельным паропроводам незначительны и не меняются во времени.

При работе регулятора сигналы от датчика алгебраически складываются в измерительном блоке ИБ регулятора и сравниваются с сигналом от задатчика 3, с помощью которого устанавливается нормальное положение уровня по водоуказательному прибору. Сигнал ошибки регулирования подается в электронный блок ЭБ, на выходе которого вырабатывается командный сигнал, поступающий через переключатель П к исполнительному механизму ИМ регулирующего клапана. Исполнительный механизм снабжен датчиком, с помощью.которого пере дается сигнал по положению клапана, на указатель УП.

Соотношение между уровнем и расходом воды (т. е. неравномерность регулирования) выбирается на основании условий оптимального протекания процесса регулирования уровня в соответствии с динамическими характеристиками объекта. Величина этой неравномерности может быть подсчитана по формуле (3-6,а): .

Неравномерность регулирования и воздействие сигнала по расходу пара настраиваются при помощи потенциометров чувствительности измерительного блока. Положение потенциометров чувствительности по уровню и расходу воды выбирается таким образом, чтобы при существующей крутизне характеристик соответствующих датчиков выдерживалась необходимая степень неравномерности.

Удовлетворительное качество регулирования уровня котлов с давлением 14,0 мп а обеспечивается при степени неравномерности регуляторов питания 0,5 мм вод.ст/т/ч. Это значит, что сигнал на выходе измерительного блока регулятора при изменении расхода воды, например, на 100 т/ч должен быть равен сигналу при изменении уровня на 50 мм. Эта величина рекомендуется на основании анализа кривых разгона по уровню для котлов с давлением 14,0 МПа.

Положение потенциометра чувствительности по расходу пара измерительного блока выбирается таким образом, чтобы изменения расходов пара и воды на одинаковую величину вызывали одинаковые, но направленные противоположно изменения сигнала от соответствующих датчиков на выходе измерительного блока во всем диапазоне действия регулятора (рис. 1-5,б). При этом положение потенциометра чувствительности по расходу воды должно соответствовать выбранному при установке неравномерности регулирования. При такой настройке появление возмущения по паровой нагрузке котла приводит к перестановке клапана в новое положение без участия сигнала по уровню. Таким образом, регулятор поддерживает уровень в установившемся положении постоянным, независимо от нагрузки котла.

Параметры динамической настройки регулирующего прибора (положение потенциометра скорости связи и величина сопротивления времени изодрома) выбирают, исходя из условий оптимального протекания переходного процесса изменения расхода воды при отключенных воздействиях по уровню и расходу пара. При этом положение потенциометра чувствительности по расходу воды должно соответствовать значению, выбранному при настройке неравномерности регулирования.

На щите управления котла установлены: задатчик, переключатель, ключ дистанционного управления и указатель положения, с помощью которых дежурный оператор может наблюдать за работой регулятора и в случае необходимости заменить ее ручным управлением с помощью устройства дистанционного перемещения регулирующего клапана. Для наблюдения за уровнем в барабане на посту управления котлом устанавливаются показывающие и самопишущие сниженные указатели уровня. Для облегчения работы дежурного персонала применяют сигнализацию отклонения уровня до верхнего или нижнего предельно допустимых положений. Мощные современные котлы снабжаются также устройствами автоматической защиты при повышении или понижении уровня до аварийных значений.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОРАБОТКИ

1. Какие силы вызывают циркуляцию пароводяной смеси в кипятильном контуре барабанного котла? Полезно или вредно явление циркуляции?

2. Почему регулятор, устойчиво работавший при нормальном давлении питательной воды перед регулирующим клапаном, может перейти на неустойчивую работу при повышении ее давления?

3. Какие мероприятии понадобилось выполнить при ликвидации постов водосмотров у водомерных стекол?

4. По каким принципиальным схемам выполняются автоматические регуляторы уровня барабанных паровых котлов?

5. Изменится ли уровень в барабане, поддерживаемый комбинированным регулятором с жесткой обратной связью по расходу питательной воды в случае увеличения непрерывной продувки барабана?

6.Объяснить схему работы термостатного регулятора уровня, электронного авторегулятора.

ГЛАВА ВТОРАЯ